Bug fix (Chiara)
[u/mrichter/AliRoot.git] / EVGEN / AliGenMC.cxx
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14  **************************************************************************/
15
16 /* $Id$ */
17
18 // Base class for generators using external MC generators.
19 // For example AliGenPythia using Pythia.
20 // Provides basic functionality: setting of kinematic cuts on 
21 // decay products and particle selection.
22 // andreas.morsch@cern.ch
23
24 #include <TClonesArray.h>
25 #include <TMath.h>
26 #include <TPDGCode.h>
27 #include <TParticle.h>
28 #include <TLorentzVector.h>
29 #include <TVector3.h>
30
31 #include "AliGenMC.h"
32 #include "AliGenEventHeader.h"
33 #include "AliRun.h"
34 #include "AliGeometry.h"
35 #include "AliDecayer.h"
36
37 ClassImp(AliGenMC)
38
39 AliGenMC::AliGenMC()
40     :AliGenerator(),
41      fParticles("TParticle", 1000),
42      fParentSelect(8),
43      fChildSelect(8),
44      fCutOnChild(0),
45      fChildPtMin(0.),
46      fChildPtMax(1.e10),
47      fChildPMin(0.),
48      fChildPMax(1.e10),
49      fChildPhiMin(0.),
50      fChildPhiMax(2. * TMath::Pi()),
51      fChildThetaMin(0.),
52      fChildThetaMax(TMath::Pi()),
53      fChildYMin(-12.),
54      fChildYMax(12.),
55      fXingAngleX(0.),
56      fXingAngleY(0.),
57      fForceDecay(kAll),
58      fMaxLifeTime(1.e-15),
59      fDyBoost(0.),
60      fGeometryAcceptance(0),
61      fPdgCodeParticleforAcceptanceCut(0),
62      fNumberOfAcceptedParticles(0),
63      fNprimaries(0)
64 {
65 // Default Constructor
66   fAProjectile = 1;
67   fZProjectile = 1;
68   fATarget = 1;
69   fZTarget = 1;
70   fProjectile = "P";
71   fTarget = "P";
72 }
73
74 AliGenMC::AliGenMC(Int_t npart)
75     :AliGenerator(npart),
76      fParticles("TParticle", 1000),
77      fParentSelect(8),
78      fChildSelect(8),
79      fCutOnChild(0),
80      fChildPtMin(0.),
81      fChildPtMax(1.e10),
82      fChildPMin(0.),
83      fChildPMax(1.e10),
84      fChildPhiMin(0.),
85      fChildPhiMax(2. * TMath::Pi()),
86      fChildThetaMin(0.),
87      fChildThetaMax(TMath::Pi()),
88      fChildYMin(-12.),
89      fChildYMax(12.),
90      fXingAngleX(0.),
91      fXingAngleY(0.),
92      fForceDecay(kAll),
93      fMaxLifeTime(1.e-15),
94      fDyBoost(0.),
95      fGeometryAcceptance(0),
96      fPdgCodeParticleforAcceptanceCut(0),
97      fNumberOfAcceptedParticles(0),
98      fNprimaries(0)
99 {
100 //  Constructor
101 // 
102   fAProjectile = 1;
103   fZProjectile = 1;
104   fATarget = 1;
105   fZTarget = 1;
106   fProjectile = "P";
107   fTarget = "P";
108   for (Int_t i=0; i<8; i++) fParentSelect[i]=fChildSelect[i]=0;
109 }
110
111 AliGenMC::~AliGenMC()
112 {
113 // Destructor
114 }
115
116 void AliGenMC::Init()
117 {
118 //
119 //  Initialization
120     switch (fForceDecay) {
121     case kBSemiElectronic:
122     case kSemiElectronic:
123     case kDiElectron:
124     case kBJpsiDiElectron:
125     case kBPsiPrimeDiElectron:
126     case kElectronEM:
127     case kDiElectronEM:
128         fChildSelect[0] = kElectron;    
129         break;
130     case kHardMuons:    
131     case kBSemiMuonic:
132     case kSemiMuonic:
133     case kDiMuon:
134     case kJpsiDiMuon:
135     case kBJpsiDiMuon:
136     case kBPsiPrimeDiMuon:
137     case kPiToMu:
138     case kKaToMu:
139     case kWToMuon:
140     case kWToCharmToMuon:
141     case kZDiMuon:
142     case kZDiElectron:
143         fChildSelect[0]=kMuonMinus;
144         break;
145     case kWToCharm:
146         break;
147     case kHadronicD:
148     case kHadronicDWithout4Bodies:
149         fChildSelect[0]=kPiPlus;
150         fChildSelect[1]=kKPlus;
151         break;
152     case kPhiKK:
153         fChildSelect[0]=kKPlus;
154         break;
155     case kBJpsi:
156     case kBJpsiUndecayed:
157         fChildSelect[0]= 443;
158         break;
159    case kChiToJpsiGammaToMuonMuon:
160         fChildSelect[0]= 22;
161         fChildSelect[1]= 13;
162         break;
163     case kChiToJpsiGammaToElectronElectron:
164         fChildSelect[0]= 22;
165         fChildSelect[1]= 11;
166         break;
167     case kLambda:       
168         fChildSelect[0]= kProton;
169         fChildSelect[1]= 211;
170         break;
171     case kPsiPrimeJpsiDiElectron:
172         fChildSelect[0]= 211;
173         fChildSelect[1]= 11;
174         break;
175     case kGammaEM:
176         fChildSelect[0] = kGamma;       
177         break;
178     case kOmega:
179     case kAll:
180     case kAllMuonic:
181     case kNoDecay:
182     case kNoDecayHeavy:
183     case kNoDecayBeauty:
184     case kNeutralPion:
185     case kBeautyUpgrade:
186         break;
187     }
188
189     if (fZTarget != 0 && fAProjectile != 0) 
190     {
191         fDyBoost    = - 0.5 * TMath::Log(Double_t(fZProjectile) * Double_t(fATarget) / 
192                                          (Double_t(fZTarget)    * Double_t(fAProjectile)));
193     }
194 }
195
196
197 Bool_t AliGenMC::ParentSelected(Int_t ip) const
198 {
199 // True if particle is in list of parent particles to be selected
200     for (Int_t i=0; i<8; i++)
201     {
202         if (fParentSelect.At(i) == ip) return kTRUE;
203     }
204     return kFALSE;
205 }
206
207 Bool_t AliGenMC::ChildSelected(Int_t ip) const
208 {
209 // True if particle is in list of decay products to be selected
210     for (Int_t i=0; i<5; i++)
211     {
212         if (fChildSelect.At(i) == ip) return kTRUE;
213     }
214     return kFALSE;
215 }
216
217 Bool_t AliGenMC::KinematicSelection(const TParticle *particle, Int_t flag) const
218 {
219 // Perform kinematic selection
220     Double_t pz    = particle->Pz();
221     Double_t pt    = particle->Pt();
222     Double_t p     = particle->P();
223     Double_t theta = particle->Theta();
224     Double_t mass  = particle->GetCalcMass();
225     Double_t mt2   = pt * pt + mass * mass;
226     Double_t phi   = particle->Phi();
227     Double_t e     = particle->Energy();
228     
229     if (e == 0.)     
230         e = TMath::Sqrt(p * p + mass * mass);
231
232     
233     Double_t y, y0;
234
235     if (TMath::Abs(pz) <  e) {
236         y = 0.5*TMath::Log((e+pz)/(e-pz));
237     } else {
238         y = 1.e10;
239     }
240     
241     if (mt2) {
242         y0 = 0.5*TMath::Log((e+TMath::Abs(pz))*(e+TMath::Abs(pz))/mt2);
243     } else {
244         if (TMath::Abs(y) < 1.e10) {
245             y0 = y;
246         } else {
247             y0 = 1.e10;
248         }
249     }
250       
251     y = (pz < 0) ? -y0 : y0;
252     
253     if (flag == 0) {
254 //
255 // Primary particle cuts
256 //
257 //  transverse momentum cut    
258         if (pt > fPtMax || pt < fPtMin) {
259 //          printf("\n failed pt cut %f %f %f \n",pt,fPtMin,fPtMax);
260             return kFALSE;
261         }
262 //
263 // momentum cut
264         if (p > fPMax || p < fPMin) {
265 //          printf("\n failed p cut %f %f %f \n",p,fPMin,fPMax);
266             return kFALSE;
267         }
268 //
269 // theta cut
270         if (theta > fThetaMax || theta < fThetaMin) {
271 //          printf("\n failed theta cut %f %f %f \n",theta,fThetaMin,fThetaMax);
272             return kFALSE;
273         }
274 //
275 // rapidity cut
276         if (y > fYMax || y < fYMin) {
277 //          printf("\n failed y cut %f %f %f \n",y,fYMin,fYMax);
278             return kFALSE;
279         }
280 //
281 // phi cut
282         if (phi > fPhiMax || phi < fPhiMin) {
283 //          printf("\n failed phi cut %f %f %f \n",phi,fPhiMin,fPhiMax);
284             return kFALSE;
285         }
286     } else {
287 //
288 // Decay product cuts
289 //
290 //  transverse momentum cut    
291         if (pt > fChildPtMax || pt < fChildPtMin) {
292 //          printf("\n failed pt cut %f %f %f \n",pt,fChildPtMin,fChildPtMax);
293             return kFALSE;
294         }
295 //
296 // momentum cut
297         if (p > fChildPMax || p < fChildPMin) {
298 //          printf("\n failed p cut %f %f %f \n",p,fChildPMin,fChildPMax);
299             return kFALSE;
300         }
301 //
302 // theta cut
303         if (theta > fChildThetaMax || theta < fChildThetaMin) {
304 //          printf("\n failed theta cut %f %f %f \n",theta,fChildThetaMin,fChildThetaMax);
305             return kFALSE;
306         }
307 //
308 // rapidity cut
309         if (y > fChildYMax || y < fChildYMin) {
310 //          printf("\n failed y cut %f %f %f \n",y,fChildYMin,fChildYMax);
311             return kFALSE;
312         }
313 //
314 // phi cut
315         if (phi > fChildPhiMax || phi < fChildPhiMin) {
316 //          printf("\n failed phi cut %f %f %f \n",phi,fChildPhiMin,fChildPhiMax);
317             return kFALSE;
318         }
319     }
320     
321     return kTRUE;
322 }
323
324 Bool_t AliGenMC::CheckAcceptanceGeometry(Int_t np, TClonesArray* particles)
325 {
326 // Check the geometrical acceptance for particle.
327
328   Bool_t check ;  
329   Int_t numberOfPdgCodeParticleforAcceptanceCut = 0;
330   Int_t numberOfAcceptedPdgCodeParticleforAcceptanceCut = 0;
331   TParticle * particle;
332   Int_t i;
333   for (i = 0; i < np; i++) {
334     particle =  (TParticle *) particles->At(i);
335     if( TMath::Abs( particle->GetPdgCode() ) == TMath::Abs( fPdgCodeParticleforAcceptanceCut ) ) {
336       numberOfPdgCodeParticleforAcceptanceCut++;
337       if (fGeometryAcceptance->Impact(particle)) numberOfAcceptedPdgCodeParticleforAcceptanceCut++;
338     }   
339   }
340   if ( numberOfAcceptedPdgCodeParticleforAcceptanceCut > (fNumberOfAcceptedParticles-1) )
341     check = kTRUE;
342   else
343     check = kFALSE;
344
345   return check;
346 }
347
348 Int_t AliGenMC::CheckPDGCode(Int_t pdgcode) const
349 {
350 //
351 //  If the particle is in a diffractive state, then take action accordingly
352   switch (pdgcode) {
353   case 91:
354     return 92;
355   case 110:
356     //rho_diff0 -- difficult to translate, return rho0
357     return 113;
358   case 210:
359     //pi_diffr+ -- change to pi+
360     return 211;
361   case 220:
362     //omega_di0 -- change to omega0
363     return 223;
364   case 330:
365     //phi_diff0 -- return phi0
366     return 333;
367   case 440:
368     //J/psi_di0 -- return J/psi
369     return 443;
370   case 2110:
371     //n_diffr -- return neutron
372     return 2112;
373   case 2210:
374     //p_diffr+ -- return proton
375     return 2212;
376   }
377   //non diffractive state -- return code unchanged
378   return pdgcode;
379 }
380
381 void AliGenMC::Boost()
382 {
383 //
384 // Boost cms into LHC lab frame
385 //
386
387     Double_t beta  = TMath::TanH(fDyBoost);
388     Double_t gamma = 1./TMath::Sqrt((1.-beta)*(1.+beta));
389     Double_t gb    = gamma * beta;
390
391     //    printf("\n Boosting particles to lab frame %f %f %f", fDyBoost, beta, gamma);
392     
393     Int_t i;
394     Int_t np = fParticles.GetEntriesFast();
395     for (i = 0; i < np; i++) 
396     {
397         TParticle* iparticle = (TParticle*) fParticles.At(i);
398
399         Double_t e   = iparticle->Energy();
400         Double_t px  = iparticle->Px();
401         Double_t py  = iparticle->Py();
402         Double_t pz  = iparticle->Pz();
403
404         Double_t eb  = gamma * e -      gb * pz;
405         Double_t pzb =   -gb * e +   gamma * pz;
406
407         iparticle->SetMomentum(px, py, pzb, eb);
408     }
409 }
410
411 void AliGenMC::BeamCrossAngle()
412 {
413   // Applies a boost in the y-direction in order to take into account the 
414   // beam crossing angle
415
416   Double_t thetaPr0, phiPr0, pyPr2, pzPr2;
417   TVector3 beta;
418   
419   thetaPr0 = fXingAngleY / 2.;
420   phiPr0 = 0;
421
422   // Momentum of the CMS system
423   pyPr2 = TMath::Sqrt(fEnergyCMS * fEnergyCMS/ 4 - 0.938 * 0.938) * TMath::Sin(thetaPr0); 
424   pzPr2 = TMath::Sqrt(fEnergyCMS * fEnergyCMS/ 4 - 0.938 * 0.938) * TMath::Cos(thetaPr0);
425
426   TLorentzVector proj1Vect, proj2Vect, projVect;
427   proj1Vect.SetPxPyPzE(0., pyPr2, pzPr2, fEnergyCMS/2);
428   proj2Vect.SetPxPyPzE(0., pyPr2,-pzPr2, fEnergyCMS/2);
429   projVect = proj1Vect + proj2Vect;
430   beta=(1. / projVect.E()) * (projVect.Vect());
431
432   Int_t i;
433   Int_t np = fParticles.GetEntriesFast();
434   for (i = 0; i < np; i++) 
435     {
436       TParticle* iparticle = (TParticle*) fParticles.At(i);
437
438       Double_t e   = iparticle->Energy();
439       Double_t px  = iparticle->Px();
440       Double_t py  = iparticle->Py();
441       Double_t pz  = iparticle->Pz();
442       
443       TLorentzVector partIn;
444       partIn.SetPxPyPzE(px,py,pz,e);
445       partIn.Boost(beta);
446       iparticle->SetMomentum(partIn.Px(),partIn.Py(),partIn.Pz(),partIn.E());
447     }
448 }
449
450
451 void AliGenMC::AddHeader(AliGenEventHeader* header)
452 {
453     // Passes header either to the container or to gAlice
454     if (fContainer) {
455         header->SetName(fName);
456         fContainer->AddHeader(header);
457     } else {
458         gAlice->SetGenEventHeader(header);      
459     }
460 }